EP2001607A2 - Vorrichtung und verfahren zum flexiblen klassieren von polykristallinen silicium-bruchstücken - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum flexiblen klassieren von polykristallinen silicium-bruchstücken

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EP2001607A2
EP2001607A2 EP07727441A EP07727441A EP2001607A2 EP 2001607 A2 EP2001607 A2 EP 2001607A2 EP 07727441 A EP07727441 A EP 07727441A EP 07727441 A EP07727441 A EP 07727441A EP 2001607 A2 EP2001607 A2 EP 2001607A2
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EP
European Patent Office
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fraction
sorting
parameters
optoelectronic
mechanical
Prior art date
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EP07727441A
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EP2001607B1 (de
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Marcus SCHÄFER
Reiner Pech
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Wacker Chemie AG
Original Assignee
Wacker Chemie AG
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Publication date
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    • B07B1/00—Sieving, screening, sifting, or sorting solid materials using networks, gratings, grids, or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
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    • B07B13/003—Separation of articles by differences in their geometrical form or by difference in their physical properties, e.g. elasticity, compressibility, hardness
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    • B07B13/00—Grading or sorting solid materials by dry methods, not otherwise provided for; Sorting articles otherwise than by indirectly controlled devices
    • B07B13/04—Grading or sorting solid materials by dry methods, not otherwise provided for; Sorting articles otherwise than by indirectly controlled devices according to size

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and method for flexibly classifying polycrystalline silicon fragments.
  • High purity silicon is produced by chemical vapor deposition of a high purity chlorosilane gas on a heated substrate.
  • the silicon is polycrystalline in the form of rods. These bars must be shredded for further use.
  • breaking tools for example made of metal baking or roll crushers, hammers or chisel are used.
  • the fractions of polycrystalline silicon obtained in this way referred to below as poly-rupture, are then classified according to defined breaking sizes.
  • a targeted separation according to length and / or surface can be achieved by optoelectronic sorting.
  • Such methods are for polysilicon z. B. from US 6,265,683 Bl and
  • the object of the invention was to provide a device which enables a flexible classification of broken polycrystalline silicon (polysilicon), preferably according to the length and / or surface of the Polybruchs.
  • the length of a fragment is defined as the longest straight line between two points on the surface of a fragment.
  • the area of a fragment is defined as the largest shadow area of the fragment projected in a plane.
  • the invention relates to a device which is characterized in that it comprises a mechanical screen and an optoelectronic sorting system, wherein the poly fraction is separated by the mechanical screen into a silicon fines and a silicon remainder and the remaining silicon over a optoelectronic sorting plants are separated into further fractions.
  • the device allows a sorting of the poly rupture according to length, area, shape, morphology, color and weight in any combination.
  • the sorting plant consists of a multi-stage mechanical screening plant and a multi-stage optoelectronic sorting plant.
  • the mechanical and / or optoelectronic separation devices are preferably arranged in a tree structure (see FIG. 1).
  • the arrangement of the screening and optoelectronic sorting system in a tree structure allows in comparison to a serial arrangement a more accurate sorting, as fewer separation stages must be run through and with each separation module, the rejection amount is lower.
  • the tree structure has shorter paths, whereby the wear of the system and the regrinding of large fragments are lower and there is a lower contamination of Polybruch. All this enhances the economy of the device and associated method.
  • the fine fraction of the polymer fraction to be classified is preferably first separated from the residual silicon fraction by a mechanical sieving plant and then separated into further fractions by a plurality of mechanical screening plants.
  • any known mechanical screening machine can be used as a mechanical screen.
  • Preference Schwingsiebmaschinen that are driven by an unbalance motor used.
  • Siebbelag mesh and perforated sieves are preferred.
  • the mechanical sieve system is used to separate fines in the product stream.
  • the fine fraction contains grain sizes up to a maximum grain size of up to 25 mm, preferably of up to 10 mm.
  • the mechanical sieve therefore preferably has a mesh size which separates the mentioned grain sizes. Since the mechanical sieves therefore only have small holes in the beginning, in order to separate only the small breakage types ( ⁇ BGL), there is less blockage of the sieve, which increases the productivity of the system.
  • the problematic large poly fragments can not settle in the small Siebmaschenweiten.
  • the fine fraction can be separated into further fractions.
  • the screening plants can successively or in another structure, such as. B. a tree structure, be arranged.
  • the sieves are preferably arranged in more than one stage, particularly preferably in three stages in a tree structure. For example, in an intended split of the poly-break into four grain fractions (eg, fraction 1, 2, 3, 4), in a first stage, fractions 1 and 2 are separated from fraction 3 and 4. In a second stage then fraction 1 of fraction 2 and a parallel third stage fraction 3 of fraction 4 are separated.
  • the sorting of the polysilicon residue can after all
  • an optoelectronic sorting is used. It preferably takes place according to one or more, more preferably one to three, of the criteria selected from the group length, area, shape, morphology, color and weight of the polysilicon fragments. It is particularly preferably carried out according to the length and area of the polysilicon fragments.
  • the residual silicon content is separated by one or more optoelectronic sorting into further fractions.
  • one or more optoelectronic sorting systems which are arranged in a tree structure, are used.
  • the optical image recognition of the optoelectronic sorting system has the advantage that "real" lengths or areas are measured, which permits a more precise separation of the fragments according to the respectively desired parameters than conventional mechanical screening methods No. 6,265,683 B1 or in US Pat. No. 6,040,544 A. applies. Reference is therefore made to these documents with regard to the details of the optoelectronic sorting system.
  • This optoelectronic sorting system comprises a device for separating the poly-break and a sliding surface for the poly-break, wherein the angle of the sliding surface is adjustable to the horizontal, and a radiation source through the beam path of the poly break falls and a shape detection device, which forwards the shape of the Klassierguts to a control unit, which controls a deflection device.
  • the product stream is separated via an integrated vibrating conveyor trough and passed over a slide in free fall one or more CCD color line cameras, the classification of one or more sorting parameters selected from the group length, area, volume (weight), shape , Morphology and color makes.
  • all known in the art electronic sensor techniques can be used for the parameter recognition of the fragments.
  • the measured values are transmitted to the higher-level control and regulating device and z. B. evaluated by microprocessor. It is decided by comparison with the stored in the recipe sort criterion, whether a fragment is discharged from the product stream or transmitted.
  • the discharge preferably takes place via nozzles by compressed air pulses, wherein the pressure on the recipe in the higher-level control is adjustable.
  • separating channels compressed air strips
  • metered pulses of compressed air which are dependent on the particle size.
  • the device according to the invention is therefore provided with a higher-level control, which allows the Sorting parameters, according to which the poly-break is sorted and / or the system parameters that influence the promotion of the Polybruchs (eg the conveying speed), flexibly adjust to the individual parts of the devices.
  • the sorting parameters by which the polybranch is sorted are preferably the abovementioned parameters, particularly preferably selected from the group length, area, morphology, color or shape of the fragments.
  • the higher-level controller preferably varies one or more of the following parts of the device:
  • the sizes of the sorting parameters, according to which the poly-break is sorted, are preferably stored in the form of recipes in the higher-level control, and a variation of the selection criteria in the mechanical screening device and / or the opto-electronic sorting takes place via the selection of a recipe, which then selects the associated sorting parameters in the individual parts of the device according to the invention causes.
  • the apparatus according to the invention comprises, after the sorting installation, scales for determining the weight yields of the classified fractions.
  • the device according to the sorting system comprises a fully automatic Kistenab spall- and box transport device.
  • a preferred embodiment of the device is characterized in that the mechanical screen and / or the optoelectronic sorting system is provided with a measuring device for defined parameters of classified polysilicon fracture and this measuring device is connected to a higher-level control and regulating device, which statistically the measured parameters evaluates and compares with predetermined parameters and in a deviation between measured parameters and predetermined parameters, the setting of the sorting parameters of the optoelectronic sorting system or the entire sorting system (eg frequency of the mechanical screen or conveyor speeds of the poly fragments) or the selection of recipes can change in that the parameter then measured adjusts to the given parameter.
  • the mechanical screen and / or the optoelectronic sorting system is provided with a measuring device for defined parameters of classified polysilicon fracture and this measuring device is connected to a higher-level control and regulating device, which statistically the measured parameters evaluates and compares with predetermined parameters and in a deviation between measured parameters and predetermined parameters, the setting of the sorting parameters of the optoelectronic sorting system or the entire sort
  • a parameter is measured from the group length, area, shape, morphology, color and weight of the polysilicon fragments.
  • the length or the area of the polysilicon fragments within the respective fraction is particularly preferably measured and evaluated in the form of lengths or area distributions (eg 5%, 50% or 95% quantile).
  • the weight yields of the individual sieve fractions are determined by the scales at the sieve walkways.
  • Another measuring parameter is the mass and particle throughput determined at the individual optoelectronic sorting plants.
  • the conveying speed can be adjusted, for example, on the basis of the measured number of particles so as not to overload the system and / or to select a different sorting recipe.
  • variable sorting parameters for example the separation limits between two fractions or the driving mode through the modules
  • the control and regulating device are changed by the control and regulating device in such a way that the measured parameter adapts to the predetermined parameter.
  • control device regulates the separation boundaries between the fractions, the flow rate through the conveyor troughs or the pressure at the outlet nozzles.
  • magnetic separators for example plate magnets, drum magnets or strip magnets
  • the individual sorting stages are arranged between the individual sorting stages in order to remove metallic foreign bodies from the polysilicon break and to reduce the metal contamination of the polysilicon break.
  • the control and regulating device preferably consists of a control system in the form of a programmable logic controller (PLC) via which the controls of all units (eg mechanical and optoelectronic sorting system, automated box handling with recipe management and management of the control logic) are managed and controlled.
  • PLC programmable logic controller
  • the cross-plant visualization and operation is carried out by a higher-level control system.
  • the fault and operating messages of all units are evaluated and visualized together in a fault or operating message database.
  • the device according to the invention allows a flexible separation with different particle size distribution of the feed material.
  • Both very small (length ⁇ 45 mm) and very large cubic fraction (length> 45 - 250 mm) can be classified without any mechanical modifications by simple software control.
  • the function of the optoelectronic sorting in the case of an arbitrary polysilicon break is made possible only by connecting a mechanical sieve to separate the fine fraction to the required accuracy.
  • a high fines content in the feed material, which is placed on the optoelectronic sorting system the accuracy of the sorting is very strong and in extreme cases even the optoelectronic sorting in question.
  • the inventive device allows a higher separation accuracy with respect to length and / or area of the fragments in comparison to a purely mechanical screening.
  • the device can be regulated by feedback of the sorting parameters (eg mean value of the grain fraction (BG) measured in the optoelectronic screening plant) as reference variables for the sorting plants (eg separation limits at the individual optoelectronic sorting stages).
  • the control and regulation can also be adapted via the recipes.
  • the device according to the invention enables on-line monitoring of the quality of the feed material (eg via the statistical evaluation of the particle size distribution after breaking) in accordance with the sorting criteria (eg length distribution, weight distribution).
  • the sorting criteria eg length distribution, weight distribution.
  • the invention further relates to a method in which a break is classified by means of a device according to the invention.
  • the poly-break is separated by a mechanical sieve into a sieved fine and a residual fraction, wherein the screened fine fraction by means of a wide is separated into a target fraction 1 and a target fraction 2 and the residual fraction is separated by means of an optoelectronic sorting into two fractions, these two fractions by means of a further optoelectronic sorting into 4 other target fractions (target fractions 3 to 6 ).
  • the inventive method has a high productivity, since the set-up times are lower than in the case of known classic siervorraumen and it is less likely to constipation as mechanical sieves.
  • the screened fine fraction has a particle size of less than 20 mm
  • the residual fraction has a particle size of greater than 5 mm
  • the target fraction 1 has a particle size of less than 10 mm
  • the target fraction 2 has a particle size of from 2 mm to 20 mm
  • the Target fraction 3 has a particle size of 5 mm to 50 mm
  • the target fraction 4 has a particle size of 15 mm to 70 mm
  • the target fraction 5 has a particle size of 30 mm to 120 mm
  • the target fraction 6 has a particle size of greater than 60 mm.
  • the input of the sorting parameters of the desired target fractions into a higher-level control and regulating device which causes a corresponding adjustment of the parameters of the sorting systems to achieve the desired target fractions of Polybruch.
  • the setting of the parameters of the sorting systems is carried out as described for the device according to the invention.
  • the fraction with the larger number of particles with respect to the respective sorting parameter is preferably rejected or blown out in each case.
  • a preset recipe is selected at the higher-level control of the device according to the invention. All parameters of the sorting system and the manipulated variables of the control are stored in the recipes. The measurement of the product parameters and the classification of the polysilicon fracture are preferably carried out as described below:
  • the oversize grain of the first mechanical screening stage is fed to a multi-stage optoelectronic separation plant.
  • the product stream is separated via an integrated vibrating trough and passed over a slide in free fall one (or more) CCD color line camera (s), which is classified according to one or more of the parameters of length, area, volume, shape, morphology and color in any combination.
  • CCD color line camera Alternatively, all known in the art electronic sensor techniques can be used for the parameter detection of the fragments.
  • the measured values are transmitted to the higher-level control and regulating device and z. B. evaluated by microprocessor. In this case, it is decided by comparison with the sorting criterion stored in the recipe whether a fragment is removed from the product stream or allowed to pass through.
  • the discharge is preferably carried out by compressed air pulses, wherein the pressure on the recipe in the higher-level control is adjustable.
  • the pressure on the recipe in the higher-level control is adjustable.
  • the discharge can also be carried out hydraulically or mechanically. Surprisingly, it has been found that a higher sorting accuracy is achieved when the respective smaller fraction is blown out for a long time, although this Fraction has a higher number of particles.
  • Detection by means of a sensor preferably by means of optical image recognition, has the advantage that "real" lengths, areas or shapes of the fragments are measured, which permits a more accurate separation, for example with respect to length, than conventional mechanical sieving methods
  • the overlap between two fractions to be separated is less, on the other hand, the cut-off limits can be set arbitrarily via the specified parameters (the recipe) of the higher-level control, without making any changes to the machine itself (such as changing the Due to the inventive combination of mechanical sieve and optoelectronic sorting system, it is possible for the first time to separate in small as well as in large fractional size range, irrespective of the composition of the feedstock.
  • the entire plant can be controlled via the "on-line measurement", in which, for example, the separation limits are directly corrected according to the feedstock.
  • the optoelectronic sorting in the device according to the invention offers the advantage that a more precise separation of the fragments according to the respective requirements (eg high cubicity of the fragments) is possible by the combination of area and length.
  • the fractions of the silicon fraction classified by means of the device according to the invention are collected and preferably filled into boxes.
  • the filling is automated, as described for example in EP 1 334 907 B.
  • Fig. 1 shows the process principle of the device according to the invention used in the examples.
  • FIG. 3 shows the influence of the sorting limits set in the optoelectronic separation plant (here length of a fragment) on the fractional size distribution of the fractions thus obtained, as described in Example 2.
  • the lengths refer to the maximum length of the fragments, with 85% by weight of the fragments having a maximum length within the specified limits.
  • Polysilicon was deposited by the Siemens method in the form of rods.
  • the rods were removed from the Siemens reactor and crushed by methods known in the art (eg, by manual comminution) to polysilicon coarse fracture.
  • This rough fracture with fragments of an edge length of 0 to 250 mm was emptied via a feeder, preferably a funnel, onto a conveyor trough which conveys the material to the device according to the invention.
  • the parameters for the fractions to be produced were entered into the higher-level measuring and control device. Since a particular desired particle size distribution in the different fractions is in each case given by the respective further use of the fracture to be produced, the fractions are usually stored as recipes in the higher-level measuring and control device and are selected accordingly. In the present example, the device was used for the production of 6 different fractions (BG 0, 1, 2, 3, 4 and 5).
  • the recipes contain all the parameters of the optoelectronic and mechanical sorting systems and the conveyor technology.
  • the fines (BG 0 and 1) of the Polybruchs was separated on a mechanical sieve with a mesh size of about 10 mm and then the separated portion with another me- 4 mm mesh size into BG 0 and 1 separated.
  • the coarse fraction (BG 2, 3, 4 and 5) was conveyed via a conveyor trough whose conveying characteristics, such as, for example, B. Frequency, also stored in the recipe, fed to the optical sorting system and separated over two tree levels, or three optical stages as follows: In the first stage BG 3 & 2 was separated from BG 4 & 5. As a separation limit, the recipe has a maximum length of 55 mm. BG 3 & 2 was separated into BG 3 and 2 in a second stage or a separation limit of 27 mm stored in the recipe. The BG 4 & 5 in a third stage and a separation limit of 100 mm in the BG 4 and 5.
  • the software parameters were slightly varied with respect to separation limits of the individual fractions.
  • the values with respect to the maximum or minimum permissible length of the fragments in the individual fractions were changed by a few millimeters (see FIG. 3).
  • the separation limit for blowing between BG 2 and 3 was changed from 27 mm to 31 mm and between BG 3 and 4 from 55 mm to 57 mm.
  • This program parameter change of only a few millimeters is already evident in the product properties (eg long-distance distribution), ie. H.
  • the separation boundaries between the individual fractions can be flexibly adapted to the respective specification with high accuracy by simple recipe selection, or used in the context of the online control to achieve desired target values.

Landscapes

  • Sorting Of Articles (AREA)
  • Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die eine flexible Klassierung von gebrochenem polykristallinem Silicium ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine mechanische Siebanlage und eine optoelektronische Sortieranlage umfasst, wobei der Polybruch durch die mechanische Siebanlage in einen Silicium-Feinanteil und einen Silicium-Restanteil getrennt wird und der Silicium-Restanteil über eine optoelektronische Sortieranlagen in weitere Fraktionen aufgetrennt wird.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum flexiblen Klassieren von polykristallinen Silicium-Bruchstücken
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum flexiblen Klassieren von polykristallinen Silicium- Bruchstücken .
Silicium hoher Reinheit wird durch chemische Gasphasen- abscheidung eines hochreinen Chlorsilangases auf einem aufge- heizten Substrat erzeugt. Das Silicium fällt dabei polykristallin in Form von Stäben an. Diese Stäbe müssen für die weitere Verwendung zerkleinert werden. Als Brechwerkzeuge werden beispielsweise aus Metall gefertigte Backen- oder Walzenbrecher, Hämmer oder Meißel verwendet. Die so erhaltenen Bruch- stücke von polykristallinem Silicium, nachfolgend als Polybruch bezeichnet, werden anschließend nach definierten Bruchgrößen klassiert .
Es sind verschiedene mechanische Siebverfahren, z. B. aus EP 1391252 Al, US 6,874,713 B2, EP 1338682 A2 , oder EP 1553214 A2 zum Klassieren von Polybruch bekannt. Ferner ist aus EP 1043249 Bl ein Schwingförderer mit Klassierung bekannt. Derartige Siebanlagen ermöglichen aufgrund ihres mechanischen Funktionsprinzips nur eine Trennung nach der Kornform, jedoch keine genaue Trennung nach einer jeweils erwünschten Länge und/oder Fläche. Sie erlauben keine flexible Einstellung der Fraktionsgrenzen ohne mechanische Umbauten.
Eine gezielte Trennung nach Länge und/oder Fläche kann durch optoelektronische Sortierverfahren erreicht werden. Solche Verfahren sind für Polysilicium z. B. aus US 6,265,683 Bl und
US 6,040,544 bekannt. Die hierin beschriebenen Verfahren sind jedoch immer auf die Trennung bestimmter und vorher bekannter Aufgabeströme limitiert. Eine optoelektronische Trennung von Polysilicium-Bruchstücken ist allerdings dann problematisch, wenn ein hoher Feinanteil (> 1 Gew. % Bruchstücke < 20mm) im Aufgabegut vorhanden ist, da hierdurch die Bilderkennung größerer Bruchstücke erheblich gestört wird. Es ist mit den bekann- ten Vorrichtungen somit nicht möglich, flexibel unterschiedlichste Eingangsfraktionen in mehrere Kornklassen in hoher Genauigkeit nach z. B. Länge- und/oder Fläche zu trennen. Zudem ist keine Regelung beschrieben, die zu einem noch genaueren Sortierergebnis führt. Aufgabe der Erfindung war es, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine flexible Klassierung von gebrochenem polykristallinem Silicium (Polysilicium) vorzugsweise nach Länge- und/oder Fläche des Polybruchs ermöglicht. Die Länge eines Bruchstücks ist dabei definiert als die längste gerade Linie zwischen zwei Punkten auf der Oberfläche eines Bruchstücks. Die Fläche eines Bruchstücks ist dabei definiert als die größte in eine Ebene projizierte Schattenfläche des Bruchstücks.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die dadurch gekenn- zeichnet ist, dass sie eine mechanische Siebanlage und eine optoelektronische Sortieranlage umfasst, wobei der Polybruch durch die mechanische Siebanlage in einen Silicium-Feinanteil und einen Silicium-Restanteil getrennt wird und der Silicium- Restanteil über eine optoelektronische Sortieranlagen in weite- re Fraktionen aufgetrennt wird.
Die Vorrichtung erlaubt eine Sortierung des Polybruchs nach Länge, Fläche, Form, Morphologie, Farbe und Gewicht in beliebigen Kombinationen.
Bevorzugt besteht die Sortieranlage aus einer mehrstufigen mechanischen Siebanlage und einer mehrstufigen optoelektronischen Sortieranlage . Vorzugsweise sind die mechanischen und/oder optoelektronischen Trennvorrichtungen in einer Baumstruktur angeordnet (Siehe Fig. 1) . Die Anordnung der Siebanlagen und optoelektonischen Sortieranlage in einer Baumstruktur erlaubt im Vergleich zu einer seriellen Anordnung eine genauere Sortierung, da weniger Trennstufen durchlaufen werden müssen und bei jedem Trennmodul die abzuweisende Menge geringer ist. Zudem weist die Baumstruktur kürzere Wege auf, wodurch der Verschleiß der Anlage und die Nachzerkleinerung von großen Bruchstücken geringer sind und es zu einer geringeren Kontamination des Polybruchs kommt. Dies alles erhöht die Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung und des zugehörigen Verfahrens .
Vorzugsweise wird der Feinanteil des zu klassierenden PoIy- bruchs zunächst durch eine mechanische Siebanlage vom Silicium- Restanteil getrennt und anschließend durch mehrere, mechanische Siebanlagen in weitere Fraktionen aufgetrennt.
Als mechanische Siebanlage kann jede bekannte mechanische Sieb- maschine eingesetzt werden. Bevorzugt werden Schwingsiebmaschinen, die über einen Unwuchtmotor angetrieben werden, eingesetzt. Als Siebbelag sind Maschen- und Lochsiebe bevorzugt. Die mechanische Siebanlage dient zur Abtrennung von Feinanteilen im Produktstrom. Der Feinanteil enthält Korngrößen bis zu einer maximalen Korngröße von bis zu 25 mm, bevorzugt von bis zu 10 mm. Die mechanische Siebanlage hat daher vorzugsweise eine Maschenweite die die genannten Korngrößen abtrennt. Da die mechanischen Siebe daher am Anfang nur kleine Löcher haben, um nur die kleinen Bruchsorten (≤ BGl) abzutrennen, kommt es sel- tener zu einer Verstopfung des Siebes, was die Produktivität der Anlage erhöht. Die problematischen großen Poly-Bruchstücke können sich in den kleinen Siebmaschenweiten nicht festsetzen. Durch eine mehrstufige mechanische Siebanlage kann der Feinanteil noch in weitere Fraktionen aufgetrennt werden.
Die Siebanlagen (Siebstufen) können hintereinander oder auch in einer anderen Struktur, wie z. B. einer Baumstruktur, angeordnet sein. Bevorzugt sind die Siebe in mehr als einer Stufe, besonders bevorzugt in drei Stufen in einer Baumstruktur angeordnet. So werden beispielsweise bei einer beabsichtigten Aufteilung des Poly-Bruchs in vier Kornfraktionen (z. B. Fraktion 1, 2, 3, 4) in einer ersten Stufe Fraktion 1 und 2 von Fraktion 3 und 4 getrennt. In einer zweiten Stufe werden dann Fraktion 1 von Fraktion 2 und einer parallel angeordneten dritten Stufe Fraktion 3 von Fraktion 4 getrennt.
Die Sortierung des Polysilicium-Restanteils kann nach allen
Kriterien, die Stand der Technik in der Bild- und Sensortechnik sind, erfolgen. Bevorzugt wird eine optoelektronische Sortierung eingesetzt. Sie erfolgt vorzugsweise nach einem oder mehreren, besonders bevorzugt ein bis drei, der Kriterien ausge- wählt aus der Gruppe Länge, Fläche, Form, Morphologie, Farbe und Gewicht der Polysilicium-Bruchstücke . Besonders bevorzugt erfolgt sie nach Länge und Fläche der Polysilicium-Bruchstücke.
Vorzugsweise wird der Silicium-Restanteil durch eine oder mehrere optoelektronische Sortieranlagen in weitere Fraktionen aufgetrennt. Vorzugsweise werden 2, 3 oder mehr optoelektronische Sortieranlagen, die in einer Baumstruktur angeordnet sind, eingesetzt. Die optische Bilderkennung der optoelektronischen Sortieranlage hat den Vorteil, dass „wirkliche" Längen oder Flächen gemessen werden. Dies erlaubt eine gegenüber herkömmli- chen mechanischen Siebverfahren genauere Trennung der Bruchstücke nach den jeweils erwünschten Parametern. Als optoelektronische Sortieranlage wird vorzugsweise eine Vorrichtung, wie sie in US 6,265,683 Bl oder in US 6,040,544 A beschrieben ist, ver- wendet. Auf diese Schriften wird bezüglich der Einzelheiten der optoelektronischen Sortieranlage daher verwiesen. Diese optoelektronischen Sortieranlage umfasst eine Vorrichtung zum Vereinzeln des Polybruches und eine Gleitfläche für den Polybruch, wobei der Winkel der Gleitfläche zur Horizontalen verstellbar ist, sowie eine Strahlenquelle durch deren Strahlengang der Polybruch fällt und eine Formerfassungsvorrichtung, die die Form des Klassierguts an eine Kontrolleinheit weiterleitet, die eine Ablenkvorrichtung steuert.
Vorzugsweise wird in jeder optoelektronischen Sortierstufe der Produktstrom über eine integrierte Schwingförderrinne vereinzelt und passiert über eine Rutsche im freien Fall eine oder mehrere CCD-Farbzeilenkameras, die eine Klassifizierung nach einem oder mehren Sortierparametern ausgewählt aus der Gruppe Länge, Fläche, Volumen (Gewicht) , Form, Morphologie und Farbe vornimmt. Für die Parametererkennung der Bruchstücke können alternativ alle dem Stand der Technik bekannten elektronischen Sensortechniken eingesetzt werden. Die Messwerte werden an die übergeordnete Steuer- und Regeleinrichtung übermittelt und z. B. mittels Mikroprozessor ausgewertet. Dabei wird durch Vergleich mit dem im Rezept hinterlegten Sortierkriterium entschieden, ob ein Bruchstück aus dem Produktstrom ausgeschleust oder durchgelassen wird. Die Ausschleusung erfolgt vorzugsweise über Düsen durch Druckluftimpulse, wobei der Druck über das Rezept in der übergeordneten Steuerung einstellbar ist. Dabei werden beispielsweise über eine unter der Bilderkennung angeordnete Ventilleiste Trennkanäle (Druckluftleisten) angesteuert und mit dosierten Druckluftimpulsen, die von der Korngröße ab- hängig sind, beaufschlagt.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung daher mit einer übergeordnete Steuerung versehen, welche es ermöglicht, die Sortierparameter, nach denen der Polybruch sortiert wird und/oder die Anlagenparameter, die die Förderung des Polybruchs beeinflussen (z. B. die Fördergeschwindigkeit), flexibel an den einzelnen Teilen der Vorrichtungen einzustellen. Die Sortierpa- rameter, nach denen der Polybruch sortiert wird sind vorzugsweise die o. g. Parameter, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe Länge, Fläche, Morphologie, Farbe oder Form der Bruchstücke .
Die übergeordnete Steuerung variiert vorzugsweise einen oder mehrere der im Folgenden genannten Teile der Vorrichtung:
- den Durchsatz der Förderrinnen (z. B. über Variation der Frequenz der Umwuchtmotoren)
- Schwingfrequenz der mechanischen Siebe - Parameter der Sortierung (Grenzen für Fläche, Länge, Farbe oder Morphologie, bevorzugt Länge und/oder Fläche der Bruchstücke)
- Vordruck an den Ausblaseeinheiten
Die Größen der Sortierparameter, nach denen der Polybruch sortiert wird, sind vorzugsweise in Form von Rezepten in der übergeordneten Steuerung gespeichert und eine Variation der Selektionskriterien in der mechanischen Siebvorrichtung und /oder der optoelektronischen Sortierung erfolgt über die Auswahl eines Rezeptes, welches dann die Anwahl der zugehörigen Sortierparameter in den einzelnen Teilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bewirkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsge- mäße Vorrichtung nach der Sortieranlage Waagen zur Bestimmung der Gewichtsausbeuten der klassierten Fraktionen. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung nach der Sortieranlage eine vollautomatische Kistenabfüll- und Kistentransportvorrichtung.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Siebanlage und/oder die optoelektronische Sortieranlage mit einer Messeinrichtung für definierte Parameter des klassierten Polysilicium-Bruchs versehen ist und diese Messeinrichtung mit einer übergeordneten Steuer- und Regeleinrichtung verbunden ist, welche die gemessenen Parameter statistisch auswertet und mit vorgegebenen Parametern vergleicht und bei einer Abweichung zwischen gemessenen Parameter und vorgegebenen Parameter die Einstellung der Sortierparameter der optoelektronischen Sortieranlage bzw. der gesamten Sortieranlage (z. B. Frequenz der mechanischen Siebanlage oder Fördergeschwindigkeiten der Polybruchstücke) oder die Auswahl der Rezepte derart verändern kann, dass sich der dann gemessene Parameter dem vorgegebenen Parameter angleicht .
Vorzugsweise wird ein Parameter aus der Gruppe Länge, Fläche, Form, Morphologie, Farbe und Gewicht der Polysilicium- Bruchstücke gemessen. Besonders bevorzugt wird die Länge oder die Fläche der Polysilicium-Bruchstücke innerhalb der jeweiligen Fraktion gemessen und in Form von Längen oder Flächen- Verteilungen ausgewertet (z. B. 5 %, 50 % oder 95 % Quantil) . Alternativ werden die Gewichtsausbeuten der einzelnen Sieb- Fraktionen von den Waagen an den Siebausgängen bestimmt. Ein weiterer Messparameter ist der an den einzelnen optoelektronischen Sortieranlagen ermittelte Massen- und Teilchendurchsatz.
Zur Stabilisierung der gewünschten Ausbeuten, können entweder die mit einer Waage erfassten Gewichte der einzelnen Fraktionen, oder die in der optoelektronischen Trennanlage gemessenen Längenverteilungen der einzelnen Bruchfraktionen herangezogen werden. Ist z. B. der Mengenanfall an großen Bruchstücken zu groß oder der an einer optischen Trennstufe ermittelte Längenmittelwert (Ist-Wert) der Bruchverteilung größer als der Soll-Wert, so können Trenngrenzen entsprechend einer im Rezept festgelegten Logik verschoben werden, so dass sich die Bruchverteilung zum Ziel hin verschiebt.
Ist umgekehrt der Anteil an kleinen Bruchstücken zu groß, kann zum Beispiel anhand der gemessenen Teilchenanzahl die Fördergeschwindigkeit angepasst werden, um die Anlage nicht zu überlasten und/oder ein anderes Sortierrezept ausgewählt werden.
Die beispielsweise in der optoelektronischen Sortieranlage im Rahmen des On-Line Monitorings gemäß den Sortierkriterien
(z. B. Längenverteilung, Gewichtsverteilung) bestimmten Sortierparameter (z. B. Längenmittelwert einer Fraktion) des klassierten Polysilicium-Bruchs werden an die übergeordnete Steuer- und Regeleinrichtung übermittelt und dort mit vorgegebenen
Sollwerten verglichen. Bei einer Abweichung zwischen gemessenen und vorgegebenen Parametern werden die variablen Sortierparameter (z. B. die Trenngrenzen zwischen zwei Fraktionen oder die Fahrweise durch die Module) durch die Steuer- und Regeleinrich- tung derart verändert, dass sich der gemessene Parameter dem vorgegebenen Parameter angleicht.
Vorzugsweise regelt die Regeleinrichtung die Trenngrenzen zwischen den Fraktionen, den Durchsatz über die Förderrinnen oder den Druck an den Ausblasdüsen. In einer Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zwischen den einzelnen Sortierstufen Magnetabscheider (z. B. Plattenmagneten, Trommelmagneten oder Bandmagneten) angeordnet, um metallische Fremdkörper aus dem Polysilicium-Bruch zu entfernen und die Metallkontamination des Polysilicium-Bruchs zu reduzieren .
Die Steuer- und Regelvorrichtung besteht vorzugsweise aus einem Leitsystem in Form einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) über die die Steuerungen aller Teilanlagen (z. B. mechanische und optoelektronische Sortieranlage, automatisiertes Kistenhandling mit Rezeptverwaltung und Verwaltung der Regellogik) verwaltet und geregelt werden. Die teilanlagenübergreifende Visualisierung und Bedienung erfolgt von einem übergeordne- ten Leitsystem. Die Stör- und Betriebsmeldungen aller Teilanlagen werden in einer Stör- bzw. Betriebsmeldungs-Datenbank zusammenkopiert ausgewertet und visualisiert .
Durch die Kombination der Einzelanlagen zur erfindungsgemäßen Vorrichtung und die logische Verknüpfung mittels einer übergeordneten Steuerung wird es erstmals möglich, verschiedene Sortierprozesse, d. h. Sortierprozesse nach verschiedenen Sortierparametern, durchzuführen, ohne dass mechanische Umbauten an der Vorrichtung notwendig sind.
Insbesondere erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine flexible Trennung bei unterschiedlicher Korngrößenverteilung des Aufgabegutes. Sowohl sehr kleiner (Länge < 45 mm) als auch sehr großer kubischer Bruch (Länge > 45 - 250 mm) kann ohne mechani- sehe Umbauten durch einfache Softwareansteuerung klassiert werden . Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, dass die Funktion der optoelektronischen Sortierung bei einem beliebigen Polysilicumbruch erst durch Vorschaltung einer mechanischen Siebung zur Abtrennung des Feinanteils in der erforderli- chen Genauigkeit ermöglicht wird. Ein hoher Feinanteil im Aufgabematerial, welches auf die optoelektronische Sortieranlage aufgegeben wird, beeinträchtigt die Genauigkeit der Sortierung sehr stark und stellt im Extremfall sogar die optoelektronische Sortierung in Frage.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine höhere Trenngenauigkeit bezüglich Länge und/oder Fläche der Bruchstücke im Vergleich zu einer rein mechanischen Siebanlage. Die Vorrichtung ist regelbar über Rückmeldung der Sortierparameter (z. B. Mittelwert der Kornfraktion (BG) gemessen in der optoelektronischen Siebanlage) als Führungsgrößen für die Sortieranlagen (z. B. Trenngrenzen an den einzelnen optoelektronischen Sortierstufen) . Anhand der gemessenen Gewichtsausbeuten kann auch die Steuerung und Regelung über die Rezepte angepasst werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht ein On-Line Monitoring der Qualität des Aufgabematerials (z. B. über die statistische Auswertung der Korngrößenverteilung nach dem Brechen) gemäß den Sortierkriterien (z. B. Längenverteilung, Gewichts- Verteilung) .
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren, bei dem ein PoIy- bruch mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung klassiert wird.
Vorzugsweise wird dazu der Polybruch durch eine mechanische Siebanlage in eine abgesiebte Fein- und eine Rest-Fraktion getrennt, wobei die abgesiebte Feinfraktion mittels einer weite- ren mechanische Siebanlage in eine Zielfraktion 1 und in eine Zielfraktion 2 getrennt wird und die Rest-Fraktion mittels einer optoelektronischen Sortierung in zwei Fraktionen getrennt wird, wobei diese zwei Fraktionen mittels jeweils einer weite- ren optoelektronischen Sortierung in 4 weitere Zielfraktionen (Zielfraktionen 3 bis 6) unterteilt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine hohe Produktivität auf, da die Rüstzeiten geringer sind als bei bekannten Klas- siervorrichtungen und es seltener zu einer Verstopfung kommt wie bei mechanischen Sieben.
Vorzugsweise weist die abgesiebte Feinfraktion eine Korngröße von kleiner 20 mm auf, die Rest-Fraktion eine Korngröße von größer 5 mm auf, die Zielfraktion 1 eine Korngröße von kleiner 10 mm auf, die Zielfraktion 2 eine Korngröße von 2 mm bis 20 mm auf, die Zielfraktion 3 eine Korngröße von 5 mm bis 50 mm auf, die Zielfraktion 4 eine Korngröße von 15 mm bis 70 mm auf, die Zielfraktion 5 eine Korngröße von 30 mm bis 120 mm auf und die Zielfraktion 6 eine Korngröße von größer 60 mm auf.
Vorzugsweise erfolgt die Eingabe der Sortierparameter der gewünschten Zielfraktionen in eine übergeordnete Steuer- und Regelvorrichtung, welche eine entsprechende Einstellung der Para- meter der Sortieranlagen zur Erzielung der gewünschten Zielfraktionen des Polybruchs bewirkt. Die Einstellung der Parameter der Sortieranlagen erfolgt wie für die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben.
Vorzugsweise wird in der optoelektronischen Sortierung die Fraktion mit der bezüglich des jeweiligen Sortierparameters größeren Teilchenanzahl jeweils abgewiesen bzw. ausgeblasen. Vorzugsweise wird ein voreingestelltes Rezept an der übergeordneten Steuerung der erfindungsgemaßen Vorrichtung ausgewählt. In den Rezepten sind alle Parameter der Sortieranlage und die Stellgroßen der Regelung hinterlegt. Die Messung der Produktpa- rameter sowie der Klassierung des Polysilicium-Bruchs erfolgt vorzugsweise wie im Folgenden beschrieben:
Das Uberkorn der ersten mechanischen Siebstufe wird einer mehrstufigen optoelektronischen Trennanlage zugeführt. In jeder optoelektronischen Sortierstufe wird der Produktstrom über eine integrierte Schwingforderrinne vereinzelt und passiert über eine Rutsche im freien Fall eine (oder mehrere) CCD- Farbzeilenkamera (s) , die eine Klassifizierung nach einem oder mehreren der Parameter Lange, Flache, Volumen, Form, Morphologie und Farbe in beliebiger Kombination vornimmt. Für die Para- metererkennung der Bruchstucke können alternativ alle dem Stand der Technik bekannten elektronischen Sensortechniken eingesetzt werden. Die Messwerte werden an die übergeordnete Steuer- und Regeleinrichtung übermittelt und z. B. mittels Mikroprozessor ausgewertet. Dabei wird durch Vergleich mit dem im Rezept hin- terlegten Sortierkriterium entschieden, ob ein Bruchstuck aus dem Produktstrom ausgeschleust oder durchgelassen wird. Die Ausschleusung erfolgt vorzugsweise durch Druckluftimpulse, wobei der Druck über das Rezept in der übergeordneten Steuerung einstellbar ist. Dabei werden beispielsweise über eine unter der Bilderkennung angeordnete Ventilleiste Trennkanale (Druckluftleisten) angesteuert und mit dosierten Druckluftimpulsen, die von der Korngroße abhangig sind, beaufschlagt. Der Durchlassstrom und der Abweisstrom werden danach getrennt abgeführt und der nächsten optoelektronischen Sortierstufe zugeführt. Al- ternativ kann die Ausschleusung auch hydraulisch oder mechanisch erfolgen. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass eine höhere Sortiergenauigkeit erzielt wird, wenn die bezuglich Lange jeweils kleinere Fraktion ausgeblasen wird, obwohl diese Fraktion eine höhere Teilchenanzahl besitzt. Es ist nämlich aus dem Stand der Technik zu erwarten, dass die Sortiergenauigkeit mit zunehmendem Abweisanteil sinkt, d. h., dass das Ausblasen (hydraulische/mechanische Entfernen) auf die bzgl. Teilchenan- zahl „kleinere" Fraktion eine genauere Trennung der Bruchstucke bewirken sollte. Überraschenderweise wird allerdings bzgl. Langen, oder Flachentrennung der Bruchstucke mit der umgekehrten Fahrweise eine genauere Trennung der Bruchstucke erreicht.
Die Erkennung mittels eines Sensors, bevorzugt mittels einer optischen Bilderkennung, hat den Vorteil, dass „wirkliche" Langen, Flachen oder Formen der Bruchstucke gemessen werden. Dies erlaubt zum einen eine gegenüber herkömmlichen mechanischen Siebverfahren genauere Trennung, z. B. bzgl. der Lange der Bruchstucke. Der Überlapp zwischen zwei zu trennenden Fraktionen ist geringer. Zum anderen können die Trenngrenzen beliebig über die vorgegebenen Parameter (das Rezept) der übergeordneten Steuerung eingestellt werden, ohne dass Änderungen an der Maschine selber vorzunehmen sind (wie z. B. Wechsel der Siebbela- ge) . Durch die erfindungsgemaße Kombination von mechanischem Sieb und optoelektronischer Sortieranlage ist erstmals eine Trennung im kleinen wie im großen Bruchgroßenbereich, unabhängig von der Zusammensetzung des Aufgabegutes, möglich.
Darüber hinaus kann über die „on-line-Messung" die Gesamtanlage geregelt werden, in dem zum Beispiel die Trenngrenzen dem Aufgabegut entsprechend unmittelbar korrigiert werden.
Des Weiteren bietet die optoelektronische Sortierung in der er- findungsgemaßen Vorrichtung den Vorteil, dass durch die Kombination aus Flache und Lange eine genauere Trennung der Bruchstucke nach den jeweiligen Anforderungen (z. B. hohe Kubi- zitat der Bruchstucke) möglich ist. Die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung klassierten Fraktionen des Siliciumbruchs werden gesammelt und bevorzugt in Kisten abgefüllt. Vorzugsweise ist die Abfüllung automatisiert, wie beispielsweise in EP 1 334 907 B beschrieben.
Fig. 1 zeigt das Verfahrensprinzip der in den Beispielen verwendeten erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 2 zeigt das Ergebnis der Sortierung aus Bsp. 1 im Vergleich zu einer optopneumatischen Tennung mit der gleichen op- topneumatischen Trennvorrichtung ohne vorherige Siebung (Stand der Technik)
Fig. 3 zeigt den Einfluss der bei der optoelektronischen Trennanlage eingestellten Sortiergrenzen (hier Länge eines Bruchstückes) auf die Bruchgrößenverteilung der so gewonnen Fraktionen, wie in Bsp. 2 beschrieben.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung .
In den Beispielen wurden folgende Bruchgrößen des Polybruches hergestellt :
BG 0 Bruchgrößen mit einer Verteilung von kleiner 5 mm BG 1 Bruchgrößen mit einer Verteilung von ca. 2 mm bis 12 mm BG 2 Bruchgrößen mit einer Verteilung von ca. 8 mm bis 40 mm BG 3 Bruchgrößen mit einer Verteilung von ca. 25 mm bis 65 mm BG 4 Bruchgrößen mit einer Verteilung von ca. 50 mm bis 110 mm BG 5 Bruchgrößen mit einer Verteilung von ca. 90 mm bis
250 mm. Die Längenangaben beziehen sich auf die maximale Länge der Bruchstücke, wobei 85 Gew-% der Bruchstücke eine maximale Länge innerhalb der angegebenen Grenzen haben.
Beispiel 1:
Polysilicum wurde durch das Siemensverfahren in Form von Stangen abgeschieden. Die Stangen wurden aus dem Siemensreaktor ausgebaut und nach Stand der Technik bekannten Methoden (z. B. durch händische Zerkleinerung) zu Polysilicium-Grobbruch gebrochen. Dieser Grobbruch mit Bruchstücken einer Kantenlänge von 0 bis 250 mm wurde über eine Aufgabevorrichtung, vorzugsweise einen Trichter, auf eine Förderrinne entleert, die das Material zur erfindungsgemäßen Vorrichtung fördert. In die übergeordnete Mess- und Steuervorrichtung wurden die Parameter für die herzustellenden Fraktionen eingegeben. Da durch die jeweilige Weiterverwendung des herzustellenden Bruchs eine jeweils gewünschte Korngrößenverteilung in den verschiedenen Fraktionen jeweils vorgegeben wird, sind die Fraktionen in der Regel als Rezepte in der übergeordneten Mess- und Steuervorrichtung hinterlegt und werden dementsprechend ausgewählt. Im vorliegenden Beispiel wurde die Vorrichtung für die Herstellung von 6 verschiedenen Fraktionen (BG 0, 1, 2, 3, 4 und 5) eingesetzt. In den Rezepten sind jeweils alle Parameter der optoelektronischen und mechanischen Sortier- anläge und der Fördertechnik hinterlegt.
Für die Sortierung eines Polybruchs mit Anteilen an großen Stücken (BG 5) wurden folgende Parameter im Rezept hinterlegt:
Der Feinanteil (BG 0 und 1) des Polybruchs wurde am mechanischen Sieb mit einer Maschenweite von etwa 10 mm abgetrennt und anschließend der abgetrennte Anteil mit einer weiteren me- chanischen Siebanlage, bzw. einem weiteren Sieb mit ca. 4 mm Maschenweite in die BG 0 und 1 getrennt.
Der Grobanteil (BG 2,3,4 und 5) wurde über eine Förderrinne, deren Fördercharakteristiken, wie z. B. Frequenz, ebenfalls im Rezept hinterlegt sind, der optischen Sortieranlage zugeführt und über zwei Baumebenen, bzw. drei optische Stufen wie folgt getrennt: In der ersten Stufe wurde BG 3&2 von BG 4&5 getrennt. Als Trenngrenze wurde im Rezept eine maximale Länge von 55 mm hinterlegt. Die BG 3&2 wurde in einer zweiten Stufe, bzw. einer im Rezept hinterlegten Trenngrenze von 27 mm in die BG 3 und 2 getrennt. Die BG 4&5 in einer dritten Stufe und einer Trenngrenze von 100 mm in die BG 4 und 5.
Es wurde eine höhere Sortiergenauigkeit erzielt, wenn die bezüglich Länge jeweils kleinere Fraktion ausgeblasen wurde, obwohl diese Fraktion eine höhere Teilchenanzahl besaß. Bei der Trennung von einem Aufgabematerial mit einem überwiegenden Gewichtsanteil an BG 5 und BG4 wurde im ersten Modul die bzgl. Teilchenanzahl größte Fraktion „BG2 + BG3" aus der Gesamtfraktion Fraktion ausgeblasen und nicht die Fraktion „BG4 + BG5". Analog wurde aus dem Gemisch „BG2 + BG3", der bzgl. Teilchenanzahl größere Anteil „BG2" ausgeblasen und nicht „BG3".
Zwischen den verschiedenen Anlagenteilen, wie z. B. Förderrinnen sind Magneten zur Abscheidung von metallischen Kontaminationen eingebaut.
Fig. 2 zeigt das Ergebnis dieser Klassierung im Vergleich zu einer optopneumatischen Tennung mit der gleichen optopneumati- schen Trennvorrichtung ohne vorherige Siebung. Es ist gut ersichtlich, dass das Aufgabegut in die gewählten Längenklassen sortiert werden konnte. Die gegenüber herkömmlichen Siebver- fahren genauere Trennung (Beispiel Lange) ist sichtbar. So ist z. B. beim BG2/BG3-Uberlapp beim herkömmlichen Trennen ersichtlich, dass die BG2er Verteilung erst bei etwa 45 mm endet, wahrend die BG3er Verteilung aber bereits bei 20 mm star- tet. Der Überlapp ist also 25 mm. Beim erfindungsgemaßen Verfahren endet die BG2er Verteilung bereits bei etwa 40 mm wahrend die BG3er Verteilung gleichzeitig erst bei 25 mm startet. Der Überlapp ist somit nur 15mm und damit 40 % geringer als beim Stand der Technik.
Beispiel 2:
Zur Stabilisierung der gewünschten Ausbeuten, wurden die Softwareparameter bzgl. Trenngrenzen der einzelnen Fraktionen leicht variiert. Im Rezept zur Steuerung der optoelektroni- sehen Trennanlage wurden die Werte bzgl. maximal oder minimal erlaubter Lange der Bruchstucke in den einzelnen Fraktionen um wenige Millimeter geändert (siehe Fig. 3) . So wurde die Trenngrenze für das Ausblasen zwischen den BG 2 und 3 von 27 mm auf 31 mm und zwischen den BG 3 und 4 von 55 mm auf 57 mm veran- dert. Diese Programm-Parameter-Anderung von nur wenigen Millimetern ist bereits in den Produkt-Eigenschaften (z. B. Langen- verteilung) ersichtlich, d. h. die Trenngrenzen zwischen den einzelnen Fraktionen können mit hoher Genauigkeit durch einfache Rezeptwahl flexibel an die jeweilige Spezifikation ange- passt werden, oder im Rahmen der online Regelung zur Erzielung gewünschter Soll-Werte herangezogen werden.
Beispiel 3:
Klassieren unterschiedlicher Korngrößenverteilung des PoIy- bruchs mittels einer erfindungsgemaßen Vorrichtung.
a) Sortierung eines Polybruchs mit einer Hauptfraktion > 100 mm in 6 Fraktionen (z. B. BGO bis BG5) . Zuerst wurde mittels eines mechanischen der Feinanteil (< 12 mm bzw. BGO + BGl) vom Grobanteil abgetrennt. Diese abgetrennte Fraktion wurde durch ein nachfolgendes zweites mechani- sches Sieb weiter in die Fraktionen BGO und BGl getrennt. Der Grobanteil (≥BG2) wurde der optoelektronischen Sortieranlage zugeführt und an einer ersten Trennstufe (Modul 1, bzw. erste Baumebene) in eine größere (≥BG4) und in eine kleinere (≤BG3) Fraktion getrennt (Trenngrenze BG3/BG4 zw. ~50 bis 70 mm) . Die- se beiden Fraktionen wurden in einer zweiten Baumebene jeweils einer weiteren Trennstufe (Modul 2 und Modul 3) zugeführt und wiederum in je zwei Fraktionen getrennt. (Trenngrenze BG2/BG3 ca. 25 bis 45 mm und BG4/BG5 ca. 85 bis 120 mm) . So wurden die Fraktionen BG2, BG3, BG4 und BG5 erhalten. Weitere Trennstufen (bzw. Module) in dritter oder höherer Baumebene können folgen, wenn eine Aufteilung in mehr oder engere Fraktionen gewünscht wird.
b) Sortierung eines Polybruchs mit einer Hauptfraktion ~80 mm durch Teilung in 5 Fraktionen (BGO bis BG4) . α) Das Verfahren entsprach Beispiel 3a) mit dem Unterschied, dass in der zweiten Baumebene das Modul für die größere Fraktion deaktiviert war und daher die Fraktion ≥BG4 nicht weiter aufgetrennt (ausgeblasen) wurde. ß) Alternativ wurde im ersten Modul das Gemisch BG2 bis BG4 in eine Fraktion ≥BG3 und eine Fraktion BG2 aufgetrennt. BG2 wurde dann in zweiter Baumebene nicht weiter getrennt, während die Fraktion ≥BG3 in zweiter Ebene in die Fraktionen BG3 und BG4 aufgetrennt werden.
c) Sortierung eines Polybruchs mit einer Hauptfraktion ~45 mm durch Teilung in 4 Fraktionen (BGO bis BG3) . α) Die Abtrennung des Feinanteils (BGO + BGl) erfolgte analog Bsp. 3a) . Anschließend wurde der Rest, d. h. das Gemisch aus BG2 + BG3, bereits im ersten optischen Modul in BG2 und BG3 getrennt und die folgenden, deaktivierten Module in zweiter Baum- ebene werden nur passiert. ß) Alternativ wurde die erste Ebene (Modul) deaktiviert und die Trennung BG2 - BG3 wurde erst in der zweiten Baumebene durchgeführt.
d) Sortierung eines Polybruchs mit einer Hauptfraktion -25 mm durch Teilung in 3 Fraktionen (BGO bis BG2) .
Die Abtrennung des Feinanteils (BGO + BGl) erfolgte analog Bsp. 3a) . Anschließend wurde der Rest, d. h. z. B. BG2 durch die deaktivierten Module 1 und 2 durchgeleitet, bzw. in keiner Baum- ebene ausgeblasen.
e) Sortierung eines Polybruchs mit einer Hauptfraktion < 25 mm durch Teilung in 2 Fraktionen (BGO und BGl) .
Die Abtrennung des Feinanteils (BGO + BGl) erfolgte analog Bsp. 3a) . Kein Material gelangt zur optischen Sortieranlage.
Die Klassierungen a) bis e) sind mit ein- und derselben erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, ohne dass Umbauten an der Vorrichtung notwendig sind.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung, die eine flexible Klassierung von gebrochenem polykristallinem Silicium ermöglicht, dadurch gekennzeich- net, dass sie eine mechanische Siebanlage und eine optoelektronische Sortieranlage umfasst, wobei der Polybruch durch die mechanische Siebanlage in einen Silicium- Feinanteil und einen Silicium-Restanteil getrennt wird und der Silicium-Restanteil über eine optoelektronische Sor- tieranlagen in weitere Fraktionen aufgetrennt wird.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine mehrstufige mechanische Siebanlage und eine mehrstufige optoelektronische Sortieranlage umfasst.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen und/oder optoelektronischen Trennvorrichtungen in einer Baumstruktur angeordnet sind.
4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Siebanlage eine Schwingsiebmaschine ist, die über einen Unwuchtmotor angetrieben wird.
5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebe der mechanische Siebanlage in mehr als einer Stufe angeordnet sind.
6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass zwei optoelektronische Sortieranlagen eingesetzt werden.
7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass drei oder mehr optoelektronische Sortieranlagen eingesetzt werden.
8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer übergeordneten Steuerung versehen ist, welche es ermöglicht, Sortierparameter, nach denen der Polybruch sortiert wird, und/oder Anlagenparameter, die die Förderung des Polybruchs beeinflussen, flexi- bei an den einzelnen Teilen der Vorrichtung einzustellen.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter nach denen der Polybruch sortiert wird ausgewählt sind aus der Gruppe Länge, Fläche, Morphologie, Farbe oder Form.
10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die einen oder mehrere der im Folgenden genannten Teile der Vorrichtung mittels Steue- rung variiert:
- den Durchsatz der Förderrinnen
- die Schwingfrequenz der mechanischen Siebe
- die Parameter der Sortierung
- Druck an den Ausblasdüsen
11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Siebanlage und/oder die optoelektronische Sortieranlage mit einer Messeinrichtung für definierte Parameter des klassierten Polysilicium-Bruchs versehen sind , wobei diese Messeinrichtung mit der Steuerung zu einer Steuer- und Regeleinrichtung verbunden ist, welche die gemessenen Parameter statistisch auswertet und mit vorgegebenen Parametern ver- gleicht und bei einer Abweichung zwischen gemessenen Parameter und vorgegebenen Parameter die Einstellung der Sortierparameter der optoelektronischen Sortieranlage bzw. der gesamten Sortieranlage derart verändern kann, dass sich der dann gemessene Parameter dem vorgegebenen Parameter angleicht.
12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den einzelnen Sortier- stufen Magnetabscheider (z. B. Plattenmagneten, Trommelmagneten oder Bandmagneten) angeordnet sind.
13. Verfahren zum flexiblen Klassierung von gebrochenem polykristallinem Silicium (Polybruch) dadurch gekennzeich- net, dass eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 12 eingesetzt wird.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Polybruch mittels einer mechanische Siebanlage in eine abgesiebte Feinfraktion und in eine Rest-Fraktion getrennt wird, wobei die abgesiebte Feinfraktion mittels einer weiteren mechanische Siebanlage in eine Fraktion 1 und in eine Fraktion 2 getrennt wird und die Rest-Fraktion mittels einer optoelektronischen Sortierung in zwei Frak- tionen getrennt wird, wobei diese zwei Fraktionen mittels jeweils einer weiteren optoelektronischen Sortierung in 4 weitere Fraktionen (Fraktionen 3 bis 6) unterteilt werden.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, welches dadurch gekenn- zeichnet ist, dass die abgesiebte Feinfraktion eine Korngröße kleiner 20 mm aufweist, und die Rest-Fraktion eine Korngröße von größer 5 mm aufweist und die Fraktion 1 eine Korngröße von kleiner 10 mm aufweist und die Fraktion 2 eine Korngröße von 2 mm bis 20 mm aufweist und die Fraktion 3 eine Korngröße von 5 mm bis 50 mm aufweist und die Fraktion 4 eine Korngröße von 15 mm bis 70 mm aufweist und die Fraktion 5 eine Korngröße von 30 mm bis 120 mm aufweist und die Fraktion 6 eine Korngröße von größer 60 mm aufweist .
16. Verfahren gemäß einer der Ansprüche 13 bis 15, da- durch gekennzeichnet, dass in der optoelektronischen Sortierung die Fraktion mit der bezüglich des jeweiligen Sortierparameters größeren Teilchenanzahl jeweils ausgeblasen wird.
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